CN203772657U - 用于飞机燃油管路柔性接头的极限剪切试验系统 - Google Patents

Abstract

一种用于飞机燃油管路柔性接头的极限剪切试验系统包括：待测量的柔性接头组件和拉伸机。柔性接头组件包括第一导管、第二导管和连接在两者之间的柔性接头。拉伸机的移动端连接于第二导管，并能沿与柔性接头组件的轴线垂直的方向运动。该系统还包括安装在柔性接头组件上的压力表、安装在第二导管上位移传感器、安装在拉伸机的移动端处的拉压力传感器和贴附在柔性接头上的至少一个应变片。本实用新型的系统可以对飞机燃油管道的柔性接头的剪切载荷状况进行测试，从而充分考核飞机燃油管路的柔性接头的极限剪切设计是否满足要求。

Description

用于飞机燃油管路柔性接头的极限剪切试验系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于飞机燃油管路柔性接头的极限剪切试验系统。

背景技术

在大型民用运输飞机的适航取证过程中，按照中国民用航空规章（CCAR）25部993条（f）的要求，“机身内每根燃油管路的设计和安装，必须允许有合理程度的变形和拉伸而不漏油”。因此，在飞机燃油管路的柔性接头的设计、验证等过程中，需要对其进行鉴定试验，以满足上述要求。但是，目前对飞机燃油管路的柔性接头的鉴定试验中并不包括对柔性接头的极限载荷试验。也就是说，对柔性接头的鉴定试验中不包括柔性接头的极限剪切试验。因而，在目前，无论是在国内还是国外，都没有对飞机燃油管路的柔性接头进行极限剪切试验的系统或装置。

若不进行柔性接头的极限载荷试验（包括极限剪切试验），则无法完全考察和保证飞机设计中所选用的柔性接头的合理性和安全性，因而不能保证其符合CCAR的25部993条（f）的要求。

实用新型内容

本实用新型是基于以上所述的技术现状而做出的，其目的是提供一种用于飞机燃油管路的柔性接头进行极限剪切试验的系统。通过该系统，可以获得在飞机设计中所要选用的柔性接头在极限剪切载荷情况下，其应力和变形（或伸长）情况，并能够提供柔性接头的应力和变形量与加载力之间的关系。

本实用新型的上述目的通过一种用于飞机燃油管路柔性接头的极限剪切试验系统来实现，该极限剪切试验系统包括：待测量的柔性接头组件，柔性接头组件包括第一导管、第二导管和连接在它们之间的柔性接头，第一导管包括第一外管和第一内管，第二导管包括第二外管和第二内管，其中在第一内管和第二内管中填充有加压流体，第一导管通过固定夹具固定在试验平台上；拉伸机，拉伸机具有移动端和固定端，拉伸机的移动端通过移动夹具与第二导管相连接，并且能够沿与柔性接头组件的轴线相垂直的方向运动，拉伸机的固定端固定在试验平台上；压力表，压力表安装在柔性接头组件上，用于测量第一内管和第二内管中的流体压力；位移传感器，位移传感器安装在第二导管上；拉压力传感器，拉压力传感器安装在拉伸机的移动端处；以及至少一个应变片，应变片贴附在柔性接头上。

通过本实用新型的极限剪切试验系统，可以对飞机燃油管道的柔性接头的剪切载荷状况进行测试，从而充分考核飞机燃油管路的柔性接头的极限剪切设计是否满足要求。具体来说，本实用新型的极限剪切试验系统可以测量柔性接头在加载了剪切力的情况下其应力状况和变形情况，并可根据所得到的数据绘制剪切力和应力/变形的对应关系曲线，并且，可以检测出柔性接头在一定的工作压力下的极限剪切力。

进一步地，该极限剪切试验系统还包括充压装置，充压装置与第一内管和/或第二内管流体连通。该充压装置对第一内管和第二内管进行充压，以使柔性接头组件内部达到所需要的最大压力。

较佳地，第一导管的一端与柔性接头连接，第一导管的另一端上设置有第一堵头；第二导管的一端与柔性接头连接，第二导管的另一端上设置有第二堵头。通过设置堵头，实现对柔性接头组件内部的压力保持。

较佳地，在第一外管和第一内管之间以及在第二外管和第二内管之间填充有常压流体。该常压流体可以是添加了染色剂的液体，从而有助于操作人员观察柔性接头组件的渗漏情况。

此外，加压流体也可为液体。

较佳地，应变片沿柔性接头的周向均匀布置。

在一种实施方式中，从移动夹具水平地伸出传感器安装支架，位移传感器的一端连接于传感器安装支架，位移传感器的另一端固定于试验平台。

应变片和/或位移传感器可接入应变仪中。由应变仪来对应变片和位移传感器所检测到的信号进行相应的计算和输注处理，从而可以更好地确定柔性接头组件在剪切载荷的作用下的应力水平。

附图说明

图1示出了本实用新型的用于飞机燃油管路柔性接头的极限剪切试验系统的立体图。

图2示出了柔性接头组件的示意图，其中示意性地示出了该柔性接头组件处于充压状态。

图3示出了柔性接头组件的示意图，其中示意性地示出了该柔性接头组件与试验测量装置相连接的状态。

图4是用于柔性接头组件的充压装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合图1-4来描述本实用新型的具体实施例。需要说明的是，附图中所示的仅仅是本实用新型的优选实施例，其并不构成对本实用新型的保护范围的限制。相关领域中的技术人员可以对其中的细节作各种等效变换，而这些等效变换同样在本实用新型所要求的保护范围之内。

图1示出了本实用新型的飞机燃油管路柔性接头的极限剪切试验系统1的立体图。从图1中可见，极限剪切试验系统1包括待测量的柔性接头组件。该柔性接头组件包括柔性接头10，在柔性接头的两端分别连接有第一导管11a和第二导管11b。第一导管11a通过拉伸机的固定夹具43而固定于试验平台42上，拉伸机的固定端（未示出）则固接于该试验平台上，第二导管11b则通过移动夹具44而与拉伸机的移动端41相连。在柔性接头组件上还安装有压力表21、位移传感器22、拉压力传感器23、应变片24等测量装置。

下面，将对本实用新型的极限剪切试验系统1的各个部分进行描述。

<待测量的柔性接头组件>

图2示出了本实用新型的极限剪切试验系统1中待测量的柔性接头组件的示意图。

如图2所示，柔性接头组件包括第一导管11a、第二导管11b以及连接在第一导管和第二导管之间的柔性接头10。第一导管11a包括第一外管12a和第一内管13a，从而形成双层导管结构。第一导管11a的一端与柔性接头10相连接。在第一导管11a的另一端上设置有第一堵头14a。

相同地，第二导管11b也是包括第二外管12b和第二内管13b的双层导管结构，且其一端与柔性接头10相连接，另一端上则设置有第二堵头14b。

较佳地，第一导管11a和第二导管11b通过管袖而与柔性接头10相连接。具体来说，第一导管11a和第二导管11b各自的外管12a、12b通过图2中所示的管袖15a、15b而与柔性接头10的外管接头相连接；这两个导管11a、11b各自的内管13a、13b则通过各自对应的管袖（未示出）而连接于柔性接头10的内管接头上。

内管13a、13b中可充注有诸如水之类的液体，并按照需要将内管中的液体保持在一定的压力下。例如，可以将内管中的液体压力保持在60psi左右。在柔性接头组件中、例如在第一导管11a中设置有压力表21，用来测量柔性接头组件中的压力。在第一导管和第二导管各自的外管和内管之间填充有液体。外管和内管之间的液体可以是常压的，且可添加有例如红色的染色剂。

柔性接头组件的制备过程如下：

首先，根据试验需要，选取一定长度的管路，以用作第一导管11a和第二导管11b。例如，从一段较长的管路上截取出所需长度的管路。较佳地，所选取的第一导管11a和第二导管11b可以具有如下的长度，使导管从其焊缝处向外延伸约180mm。较佳地，对所截取的管路的断口进行清洁和打磨。

接着，将第一堵头14a连接到第一导管11a的一端上。第一堵头14a和第一导管11a之间的连接可通过粘结剂实现，例如可采用剪切强度较高的AB胶。在第一导管11a的另一端处，通过管袖之类的装置将第一内管13a与柔性接头10中的内管接头相连。

以相同的方式，在第二导管11b的一端安装第二堵头14b，并在第二导管11b的另一端处将其内管13b连接到柔性接头10的内管接头上。

第一堵头14a和第二堵头14b有助于将第一内管13a和第二内管13b中的液体保持在一定的压力下。

然后，将柔性接头组件浸入诸如水之类的液体之中，并在该液体的氛围中将第一导管11a和第二导管11b各自的外管12a、12b连接到柔性接头10的外管接头上。

由此，在安装好的柔性接头组件中，第一导管11a的第一外管12a与第一内管13a之间以及第二导管11b的第二外管12b与第二内管13b之间充注有常压的液体，例如水，该液体较佳地添加有染色剂。

<试验测量装置>

下面，将结合图3来描述本实用新型的极限剪切试验系统1中的试验测量装置的设置。

在柔性接头组件中设置压力表21，以用来监测柔性接头组件内的液体压力。例如，在图3所示的情形中，压力表21连接在第一导管11a的第一内管13a中。较佳地，需要对柔性接头组件内部压力进行实时监测，因此压力表21可包括数字式压力仪表和配套的压力传感器。通过压力传感器来实时地采集柔性接头组件内部的液压数据。压力表21的量程可为0到2MP，其测量精度为1％。

通过对导管内部压力的实时监测，可以判断柔性接头组件在载荷的作用下是否失效，从而可以得出柔性接头的极限剪切载荷。

在第二导管11b上连接或固定有拉伸机的移动端41。例如，如图1和3所示，移动夹具44安装在第二导管11b和柔性接头10之间的连接部上。而拉伸机的固定端则固定于试验平台42上，并通过固定夹具43与第一导管11a相连接。

在此，所采用的拉伸机可以是型号为WDW-E200D的万能电子试验机，其量程为200KN，标定级别为1级。考虑到该试验机的载荷量程较大，其测量的精确度因而也较低，因此，为确保测量精度，较佳地可以在拉伸机的施力点处加装一个拉压力传感器23。例如，可以安装一个小量程的LTR载荷传感器，其测量误差为1％。

在第二导管11b接近载荷施加位置的部位处设置有位移传感器22，用来测量第二导管11b在剪切力作用下的切向位移。如图1所示，移动夹具44大致水平地延伸出传感器安装支架32，位移传感器22的一端固定在传感器安装支架32上，另一端固定在试验平台上。

该位移传感器22可采用型号为THD-20和THD-50的位移传感器。该位移传感器的误差范围为1％，测量精度为0.01mm。

在柔性接头10上沿周向均匀地分布若干测量点，以测量柔性接头组件在载荷作用下的变形情况。

根据测量需要，在柔性接头组件上选取若干部位，在这些部位上粘贴应变片24，应变片24与应变仪相连接，从而通过对应变的测量和相应的计算和数据处理，来监测柔性接头组件在剪切载荷下的应变水平。例如，在柔性接头10上沿其周向均匀地粘贴若干个应变片24，例如粘贴两个应变片24。此处，应变片24可以是电阻式应变片,应变仪可选用型号为DH3818的静态应变仪，其误差范围为3％。

<极限剪切载荷试验>

下面将具体说明用本实用新型的极限剪切试验系统所进行的极限剪切载荷试验的过程。

首先，组装本实用新型的极限剪切试验系统，其中包括如下安装步骤。需要说明的是，以下的叙述顺序并不代表实际的安装顺序。在实际操作中，可以根据需要调整极限剪切试验系统的安装顺序。

将组装好的待测量的柔性接头组件连接到充压装置中，以对柔性接头组件进行充压，例如充注加压液体。具体来说，是对第一内管13a和第二内管13b进行充压。优选地，在充压过程中，第一内管13a和第二内管13b的管袖端面之间的初始间隔为3.175mm。

图4中示出了对柔性接头组件进行充压的充压装置50的一个例子。其中，在柔性接头组件的一侧（例如第一导管11a一侧）连接压力表21和截止阀53，并连接到储液池52，在柔性接头组件的另一侧（例如第二导管11b一侧）安装有泵51，该泵51也与储液池52相连。在泵51和储液池52之间可设置过滤器54。

以上所示的充压装置是示例性的，也可采用其它已知的充压装置来对柔性接头组件进行充压。

充压步骤如下：

i.将组装好的柔性接头组件连接到图4所示的压力施加系统中，并如图2所示地放置到充压支架33上。

ii.按照内管中的最大压力的10％逐级加压。例如，在最大压力为60psi的情形中，每次加压6psi，直至内管中的压力达到最大压力60psi。

将充压好的柔性接头组件安装到试验平台上，并与拉伸机相连接。例如，如图1所示，第一导管11a通过固定夹具43固定在试验平台42上，而第二导管11b则通过移动夹具44与拉伸机的移动端41相连。在此过程中，柔性接头组件中的内管13a、13b中的压力应保持稳定，即维持在最大压力处。

在此要说明的是，此处提到的是将充压好的柔性接头组件安装到试验平台上。但是，也可先将柔性接头组件安装到试验平台上，然后在试验平台上对柔性接头组件进行充压。

在柔性接头组件上安装各种传感器和测量装置，其中包括：

在柔性接头10上设置应变片24，例如在柔性接头10的中心位置处上下各贴一片应变片，从而共设置两片应变片24。将应变片24接入应变仪。

在第二导管11b上安装位移传感器22。例如，位移传感器22的一端固定于从移动夹具44大致水平地延伸出的传感器安装支架32，另一端固定于试验平台42上。将位移传感器22接入应变仪。

在组装好极限剪切试验系统之后，由拉伸机对柔性接头组件缓慢地施加剪切力。具体来说，拉伸机的移动端沿与柔性接头组件的轴线相垂直的方向移动。在施加剪切力的过程中，由压力表21中的压力传感器监测内管13a、13b中的液体压力，以判断柔性接头组件在剪切力的作用下是否失效。同时，可以人工观察外管的泄漏情况，以辅助对柔性接头组件失效的判断。

在加载的过程中，负荷的加载速率不大于1mm/min。

按照0.1KN每级的标准逐级地增大所施加的剪切力。在每一级的负荷加载过程中，由压力表21测量柔性接头组件内部的液压值、由应变片24测量柔性接头10所承受的应变水平、以及由位移传感器22和沿柔性接头的周向布置的测量点来测量柔性接头10的变形量。记录下上述的剪切力、液压值、应变水平和变形量，并由此得出剪切力与液压值、应变水平和变形量的对应关系。

例如，可以根据上述数据绘制剪切力-液压值曲线、剪切力-应变曲线和剪切力-变形量曲线中的至少一种。

Claims (9)

1.一种用于飞机燃油管路柔性接头的极限剪切试验系统，其特征在于，所述极限剪切试验系统包括： 

待测量的柔性接头组件，所述柔性接头组件包括：第一导管，所述第一导管包括第一外管和第一内管；第二导管，所述第二导管包括第二外管和第二内管；以及柔性接头，所述柔性接头连接在所述第一导管和所述第二导管之间；其中在所述第一内管和所述第二内管中填充有加压流体；所述第一导管通过固定夹具固定在试验平台上； 

拉伸机，所述拉伸机具有移动端和固定端，所述拉伸机的所述移动端通过移动夹具与所述第二导管相连接，并且能够沿与所述柔性接头组件的轴线相垂直的方向运动，所述拉伸机的所述固定端固定在所述试验平台上； 

压力表，所述压力表安装在所述柔性接头组件上，用于测量所述第一内管和所述第二内管中的流体压力； 

位移传感器，所述位移传感器安装在所述第二导管上； 

拉压力传感器，所述拉压力传感器安装在所述拉伸机的所述移动端处；以及 

至少一个应变片，所述应变片贴附在所述柔性接头上。 

2.如权利要求1所述的极限剪切试验系统，其特征在于，所述极限剪切试验系统还包括充压装置，所述充压装置与所述第一内管和/或所述第二内管流体连通。 

3.如权利要求1所述的极限剪切试验系统，其特征在于，所述第一导管的一端与所述柔性接头连接，所述第一导管的另一端上设置有第一堵头；所述第二导管的一端与所述柔性接头连接，所述第二导管的另一端上设置有第二堵头。 

4.如权利要求3所述的极限剪切试验系统，其特征在于，在所述第一外管和所述第一内管之间以及在所述第二外管和所述第二内管之间填充有常压流体。 

5.如权利要求4所述的极限剪切试验系统，其特征在于，所述常压流体为添加了染色剂的液体。 

6.如权利要求1所述的极限剪切试验系统，其特征在于，所述加压流体为液体。 

7.如权利要求1所述的极限剪切试验系统，其特征在于，所述应变片沿所述柔性接头的周向均匀布置。 

8.如权利要求1所述的极限剪切试验系统，其特征在于，从所述移动夹具水平地伸出传感器安装支架，所述位移传感器的一端连接于所述传感器安装支架，所述位移传感器的另一端固定于所述试验平台。 

9.如权利要求1所述的极限剪切试验系统，其特征在于，所述应变片和/或所述位移传感器接入应变仪中。